13 ago 2015

Bioquímicas hipotéticas

¿Debe haber agua para que surja la vida?
¿Solo puede surgir la vida del carbono?


Cuando alguien oye hablar sobre el tema de la vida extraterrestre cae en el error de pensar de que debe ser igual a la vida terrestre, y no me refiero a las formas de los organismos, sino a sus bioquímicas, ¿porqué debería la vida ser igual a la terrestre en su base química?

Sí, lo habéis adivinado, en esta entrada hablaré sobre bioquímicas hipotéticas, es decir, substancias alternativas a los aminoácidos que los seres vivos de nuestro planeta poseen y disolventes alternativos al agua.

Disolventes aptos para la vida:

Muchas veces habréis oído hablar sobre la zona habitable (o zona ricitos de oro), una zona alrededor de las estrellas donde el agua es líquida, más allá el agua se congela, y más adentro el agua se evapora.

¿Realmente es el agua un bien esencial?, por supuesto, pero solo para la vida terrestre.

El amoniaco, los hidrocarburos, el fluoruro de hidrógeno, sílice fundido y otras substancias pueden desarrollar el mismo papel que el agua al formar parte de los denominados "disolventes universales".

Los disolventes más parecidos al agua: hidruros líquidos no metálicos.
Los hidruros no metálicos, tales como el cloruro de hidrógeno, amoniaco y sulfuro de hidrógeno, son los fluidos más parecidos al agua, sin embargo, cada uno posee un rango de temperatura de utilidad, es decir, algunos requieren temperaturas gélidas y otros temperaturas extremadamente grandes, para ser líquidos y reaccionar.

¿Es esto malo para las posibilidades de surgir de la vida?
No, al contrario, hacen que la zona apta para la vida se amplifique decenas de veces.
Esto significa que podría surgir vida en planetas gélidos o en planetas abrasados.

Concepción artística de un planeta con océanos de amoniaco, este tipo de planeta sería habitable en un rango de temperatura entre los -78Cº y -33Cº a presión terrestre.

La presión atmosférica también cumple un papel esencial, da igual el rango de temperatura de la zona Ricitos de Oro, si las presiones son las debidas para que el agua (y otros disolventes) sea líquida, entonces el planeta será apto para la vida.

Por ejemplo: a 2 atmósferas el agua sigue siendo líquida entre (creo, corregidme si me equivoco) los 0Cº-120Cº, y a menor presión atmosférica pasa lo contrario, los puntos de ebullición son más bajos.

Los superdisolventes: fluorocarburos y perfluorocarburos.
Los fluorocarburos son moléculas muy similares a los hidrocarburos, pero con flúor en lugar de hidrógeno.

Los fluorocarburos son excelentes disolventes, y podrían ser el camino más corto para la formación de vida, son químicamente inertes en condiciones oxidantes y poco reductoras, y su familia de moléculas, la cual es bastante grande, le da un rango extremadamente grande de estado líquido en conjunto.

Los fluorocarburos son mejores disolventes que el agua, y esto es muy bueno para la formación de vida, pues más cantidad de substancias disueltas significa más probabilidades de formación de moléculas complejas.

Sin embargo, este tipo de disolvente tiene algunas desventajas:

- Absorción de gases muy alta: los oxidantes y reactivos del aire serían fácilmente absorbidos, el oxígeno y el cloro atmosférico pueden dificultar la formación de moléculas complejas.

- Extremadamente baja abundancia: un planeta rico en flúor solo se formará (tendrá posibilidades de formarse) en un ambiente lleno de elementos no metálicos de formación anti-natural (y el flúor es uno de tales), tales se forman cuando una estrella muy masiva muere de forma precoz.

- Suelen evitar la formación de ozono o destruirlo: ¿alguien recuerda los CFC?, un planeta bombardeado por muchos rayos ultravioletas solo obtendrá vida terrestre si esta es extremófila o submarina.

Disolventes débiles pero abundantes: hidrocarburos.
Los hidrocarburos, en especial metano y etano, son disolventes universales, pero mucho más débiles.
Esto no es un problema cuando hablamos de planetas helados, en planetas de temperaturas menores a -60Cº, los hidrocarburos son un comodín, una oportunidad, para la formación de la vida.

También, hay que añadir que los hidrocarburos difícilmente podrían disolver aminoácidos (aunque obviamente serían incapaces de funcionar a tales temperaturas), en su lugar, una forma de vida basada en los hidrocarburos poseería un mecanismo celular compuesto de polilípidos y substancias similares nitrogenadas.

Imagen de Titán, si poseyera vida, estaría basada en hidrocarburos.

Disolventes muy calientes: silice fundido, lava.
El dióxido de silicio, silice, vidrio, etc, también es un buen disolvente para la vida, claro está, a temperaturas superiores a los 1200Cº.

A estas temperaturas es imposible la existencia de aminoácidos, se desintegrarían, en su lugar las formas de vida deberían estar formadas de ácidos heterometálicos (que son moléculas sólidas, movibles y plásticas a tales temperaturas).

Disolventes supercríticos, ¿puede existir vida en los gigantes de gas?
Fluidos supercríticos, tales como el dióxido de carbono y el hidrógeno a altas presiones, son excelentes disolventes, pues además de su propiedad de disolvente, su gran fluidez, típica de los gases, distribuye rápidamente la substancia disuelta.

Los fluidos supercríticos se forman de forma natural en gigantes de gas o planetas terrestres con atmósfera extremadamente densa, y pueden suponer un factor de aumento de probabilidades de la formación de vida, tal como en los fluorocarburos.

Hay una curiosa escena de la serie "Cosmos" de Carl Sagan, en la cual Carl Sagan habla sobre la posibilidad de vida en Júpiter, él pensaba que en Júpiter había concentraciones muy grandes de aminoácidos que podían suponer el surgir de vida, sin embargo, exploraciones posteriores a la fecha del documental mostraron la cruda realidad de bajas concentraciones de aminoácidos en Júpiter.
Aun así, es algo digno de mostrar en esta entrada:

Vida planetaria no basada en carbono:

Como todos sabemos, la base de la vida terrestre es el carbono, sin tal, no habrían azúcares, lípidos, ADN y proteínas, pero en planetas con condiciones muy diferentes a la Tierra, esto no sería un problema.

- Vida basada en silicio:
El silicio es uno de los elementos químicos más abundantes en planetas rocosos, y posee una reactividad y propiedades similares al carbono cuando es sometido a bajas temperaturas.
Este tipo de ser vivo tendría un lento metabolismo y habitaría planetas muy helados.

- Vida basada en boro:
El boro, aunque es muy reactivo en la Tierra, explosivo, podría ser la base de la vida en planetas con atmósferas y mares reductores (combustibles), y la vida basada en tal sería comburente (oxidante).

- Vida basada en nitrógeno-fósforo.
El nitrógeno y el fósforo pueden formar cadenas moleculares movibles y plásticas en condiciones específicas.

- Vida basada en compuestos metálicos:
En planetas con temperaturas de miles grados centígrados podría surgir vida basada en compuestos metálicos, en mares de lava.
Cómo antes he mencionado, los materiales por excelencia serían los compuestos heterometálicos.

Vida no planetaria:

¿Está la vida realmente limitada a los planetas?
No, en hipótesis podría existir vida incluso en el plasma del interior de las estrellas, no daré detalles ahora (tal vez en futuras actualizaciones) solo mencionaré algunas posibilidades que han sido exploradas:
- Vida basada en el polvo interestelar (basada en plasma y polvo).
- Vida en las estrellas de neutrones (compuesta de protones y neutrones, no moléculas).
- Vida en las estrellas (basada en el plasma).
- Máquinas de Von Neumann, vida robótica artificial (punto que se mostró en algunos debates entre Carl Sagan, Dyson y Fermi sobre la posibilidad de existencia de vida extraterrestre).

Aquí finaliza esta entrada.

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